DE4112365A1 - Nockenwelle - Google Patents
NockenwelleInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D53/00—Making other particular articles
- B21D53/84—Making other particular articles other parts for engines, e.g. connecting-rods
- B21D53/845—Making camshafts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H53/00—Cams ; Non-rotary cams; or cam-followers, e.g. rollers for gearing mechanisms
- F16H53/02—Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams
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Description
Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle mit durch hydraulisches
Aufweiten auf einer Hohlwelle befestigten Nocken, die im Bereich
des Exzenters mit mindestens einer von der zentralen Bohrung
ausgehenden Vertiefung versehen sind.
Derartige Nockenwellen sind bekannt. Die von ihrer zentralen
Bohrung ausgehende Vertiefung ist bei diesen bekannten
Nockenwellen derart dimensioniert, daß beim hydraulischen
Aufweiten der Hohlwelle Material der Hohlwelle in die Vertiefung
des Nockens eindringt, so daß in Umfangsrichtung eine formschlüssige
Verbindung zwischen Nocken und aufgeweiteter Hohl
welle erzeugt wird, die ein Verdrehen des Nockens auf der Hohl
welle verhindert.
Damit beim hydraulischen Aufweiten Material der Hohlwelle in die
Vertiefung des Nockens eindringt, müssen die Materialeigen
schaften der Hohlwelle, die Abmessungen der im Nocken ausgebil
deten Vertiefung und die Wandstärke der Hohlwelle derart ausge
wählt werden, daß beim hydraulischen Aufweiten keine örtlichen
Überbeanspruchungen der Hohlwelle auftreten, die im späteren
Betrieb zu Beschädigungen, insbesondere zu Dauerbrüchen führen
können. Außerdem ist es erforderlich, daß der Aufweitvorgang
unter Verwendung einer Matrize stattfindet, welche die freien
Längen der Hohlwelle beim hydraulischen Aufweiten zuverlässig
abstützen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nocken
welle der eingangs definierten Art zu schaffen, die in der Hohl
welle örtlich erhöhte Spannungen zur Erzielung eines Form
schlusses zwischen Nocken und Hohlwelle vermeidet und bei aus
schließlicher Verwendung eines Kraftschlusses zwischen Nocken
und Hohlwelle ausreichend hohe Haltekräfte gegen eine Verdrehung
des Nockens gegenüber der aufgeweiteten Hohlwelle erzielt.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich des Exzenters
ausgebildete Vertiefung als die elastische Verformung des
Nockens während des Aufweitens über den Umfang vergleich
mäßigender und im Exzenterbereich vergrößernder Schlitz ausge
bildet ist, dessen Tiefe das Verformungsverhalten des Nockens im
Exzenterbereich dem Verformungsverhalten des Nockens im übrigen
Bereich angleicht und dessen Breite derart gering ist, daß eine
Verformung der Hohlwelle in den Schlitz unterbleibt.
Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß der die Elasti
zität des Nockens im Exzenterbereich erhöhende Schlitz, in den
beim hydraulischen Aufweiten kein Material der Hohlwelle
eintritt, beim hydraulischen Aufweiten eine Vergleichmäßigung
der elastischen Verformung des Nockens über dessen Umfang be
wirkt. Diese Vergleichmäßigung des elastischen Verhaltens des
Nockens über seinen Umfang hat über den gesamten Umfang gleich
mäßige Rückformkräfte zur Folge, wodurch sich insgesamt eine
erhebliche Steigerung der Haltekräfte ergibt, die den Nocken
aufgrund des Kraftschlusses zwischen Nocken und Hohlwelle auf
der Hohlwelle festlegen und gegen eine Verdrehung sichern.
Während bei den bekannten Nocken die aufgrund seiner elastischen
Rückverformung auftretenden Haltekräfte sich auf den Bereich mit
etwa gleichbleibender Wandstärke beschränken, treten beim er
findungsgemäßen Nocken diese Haltekräfte auch im Exzenterbereich
auf, da dieser Exzenterbereich durch die erfindungsgemäße
Schlitzausbildung bezüglich seines Verformungsverhaltens dem
Verformungsverhalten des restlichen, eine etwa gleiche Wand
stärke aufweisenden Bereiches angepaßt worden ist. Bei Ver
wendung gleicher Materialien und desselben Aufweitdruckes lassen
sich bei identischen Abmessungen bis zu 30% höhere Haltekräfte
erzielen. Diese reichen auch bei hohen Belastungen der Nocken
welle aus, die Nocken ausschließlich durch Kraftschluß zuver
lässig auf der aufgeweiteten Hohlwelle festzuhalten.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Schlitz in
eine im Exzenterbereich ausgebildete Aussparung im Nocken über
gehen. Mit einer derartigen Aussparung wird nicht nur eine Ge
wichtsreduzierung des Nockens erzielt, sondern auch die bisher
unvermeidliche Unwucht durch unterschiedliche Massenanhäufungen
über den Umfangsbereich des Nockens beseitigt.
Um eine gezielte Anpassung des Verformungsverhaltens des Nockens
im Exzenterbereich an das Verformungsverhalten des Nockens im
übrigen Bereich zu erzielen, können gemäß einem weiteren Merkmal
der Erfindung mehrere Schlitze im Exzenterbereich des Nockens
ausgebildet sein. Die Breite und Tiefe dieser Schlitze können
hierbei unterschiedlich gewählt werden.
Auf der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der erfindungs
gemäßen Nockenwelle und eine Gegenüberstellung des Verformungs
verhaltens eines Nockens nach dem Stande der Technik sowie eines
erfindungsgemäßen Nockens dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Hohlwelle und ein erstes
Ausführungsbeispiel eines Nockens,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Nockenwelle
gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Querschnitt durch ein
zweites Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 einen den Fig. 1 und 3 entsprechenden Querschnitt
durch ein drittes Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 das Verhalten eines Nockens nach dem Stande der
Technik bei einer elastischen Verformung aufgrund
einer hydraulischen Aufweitung der Hohlwelle und
Fig. 6 das entsprechende Verformungsverhalten eines er
findungsgemäßen Nockens gemäß Fig. 1.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsbeispiel
zeigt einen Abschnitt einer Nockenwelle, die aus einer Hohlwelle
1 und auf dieser Hohlwelle 1 durch hydraulisches Aufweiten der
Hohlwelle 1 befestigten Nocken, Lagerschalen und ggf. Stirn
rädern besteht, wobei im Zusammenhang mit dem in den Fig. 1 und
2 dargestellten Nockenwellenabschnitt lediglich ein Nocken 2
dargestellt ist. Dieser Nocken 2 hat eine zentrale Bohrung, die
im Ausgangszustand geringfügig größer als der Außendurchmesser
der Hohlwelle 1 ist, so daß der Nocken 2 auf die Hohlwelle 1 in
der gewünschten Position und Stellung aufgeschoben werden kann.
Anschließend erfolgt ein hydraulisches Aufweiten der Hohlwelle 1
und damit auch des Nockens 2, wie dies durch die Pfeile in Fig.
1 angedeutet ist.
Dieses hydraulische Aufweiten von Hohlwelle 1 und Nocken 2
erfolgt zumindest bezüglich des Nockens 2 ausschließlich im
elastischen Bereich. Die nach Abbau des Aufweitdruckes im
Inneren der Hohlwelle 1 im Nocken 2 vorhandenen, elastischen
Rückformkräfte bewirken einen Preßsitz des Nockens 2 auf der
aufgeweiteten Hohlwelle 1, so daß ein Kraftschluß zwischen
Nocken 2 und Hohlwelle 1 erzeugt wird, der ein Verschieben oder
Verdrehen des Nockens 2 auf der Hohlwelle 1 verhindert.
In Fig. 5 ist das Verformungsverhalten eines bekannten Nockens 2
dargestellt. Es ist zu erkennen, daß sich der Nocken 2 aus
schließlich im Bereich etwa gleichbleibender Wandstärke auf
weitet und daß im Exzenterbereich aufgrund der hier vorhandenen
großen Massenansammlung praktisch keine elastische Aufweitung
stattfindet. Die aufgrund der elastischen Aufweitung nach Abbau
des Aufweitdruckes vorhandenen Rückformkräfte wirken somit in
der Art einer im Exzenterbereich offenen Klammer mit zu den
Klammerenden abnehmenden Kräften.
Gemäß den Fig. 1 und 2 ist beim ersten Ausführungsbeispiel der
Nocken 2 im Exzenterbereich mit einem Schlitz 3 versehen, dessen
Breite jedoch im Hinblick auf die Wandstärke der Hohlwelle 1
derart gering ist, daß beim hydraulischen Aufweiten der Hohl
welle 1 kein Material der Hohlwelle 1 in den Schlitz 3 ein
dringt. Der Schlitz 3 ist demgemäß nicht dazu bestimmt, durch
Eindringen von Material der Hohlwelle 1 eine Art Formschluß
zwischen Nocken 2 und Hohlwelle 1 zu bewirken.
Die Wirkung des Schlitzes 3 ist in Fig. 6 dargestellt. Diese
Darstellung zeigt, daß durch den Schlitz 3 die elastische
Verformung des Nockens 2 während des hydraulischen Aufweitens
der Hohlwelle 1 über den Umfang vergleichmäßigt wird. Durch das
Vorhandensein des Schlitzes 3 findet auch im Exzenterbereich
eine elastische Verformung des Nockens 2 statt. Diese elastische
Verformung ist der elastischen Verformung des Nockens 2 im
übrigen Bereich angeglichen, wie die Länge der radial
verlaufenden Pfeile in Fig. 6 zeigt. Die Ausbildung eines
Schlitzes 3 im Exzenterbereich des Nockens 2 bewirkt somit, daß
nicht nur die Größe des Kraftschlusses zwischen Nocken 2 und
Hohlwelle 1 nach Abbau des Aufweitdruckes erheblich vergrößert
wird, sondern daß die elastischen Rückformkräfte nunmehr in der
Art eines geschlossenen Ringes wirken, wodurch sich der Kraft
schluß zwischen Nocken 2 und Hohlwelle 1 weiterhin entscheidend
verbessert.
Um das Verformungsverhalten des Nockens 2 im Exzenterbereich dem
Verformungsverhalten des Nockens 2 im übrigen Bereich besser an
gleichen zu können, können gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
nach Fig. 3 auch mehrere Schlitze 3 ausgebildet werden. Die An
zahl, Länge und Breite dieser Schlitze 3 wird hierbei ent
sprechend der Form des Nockens 2 und dessen Material gewählt.
Die Nocken 2 können aus Stahl bestehen und beispielsweise von
einer Profilstange abgeschnitten werden. Weiterhin ist es
möglich, die Nocken 2 in der gewünschten Form zu sintern oder zu
gießen.
Insbesondere in den letzten Fällen ist es möglich, gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel in Fig. 4 anschließend an den
Schlitz 3 im Exzenterbereich des Nockens 2 eine Aussparung 4
auszubilden. Diese Aussparung 4 reduziert nicht nur das Gewicht
des Nockens 2, sondern vermeidet auch Unwuchten durch unter
schiedliche Massenanhäufungen über den Umfang.
Bezugszeichenliste:
1 Hohlwelle
2 Nocken
3 Schlitz
4 Aussparung
2 Nocken
3 Schlitz
4 Aussparung
Claims (3)
1. Nockenwelle mit durch hydraulisches Aufweiten auf einer Hohl
welle befestigten Nocken, die im Bereich des Exzenters mit
mindestens einer von der zentralen Bohrung ausgehenden Ver
tiefung versehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die im Bereich des Exzenters ausgebildete Vertiefung als
die elastische Verformung des Nockens (2) während des Auf
weitens über den Umfang vergleichmäßigender und im Exzenter
bereich vergrößernder Schlitz (3) ausgebildet ist, dessen
Tiefe das Verformungsverhalten des Nockens (2) im Exzenterbe
reich dem Verformungsverhalten des Nockens (2) im übrigen
Bereich angleicht und dessen Breite derart gering ist, daß
eine Verformung der Hohlwelle (1) in den Schlitz (3) unter
bleibt.
2. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schlitz (3) in eine im Exzenterbereich des Nockens (2) ausge
bildete Aussparung (4) übergeht.
3. Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Schlitze (3) im Exzenterbereich des Nockens (2)
ausgebildet sind.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914112365 DE4112365A1 (de) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | Nockenwelle |
EP92104252A EP0509239A1 (de) | 1991-04-16 | 1992-03-12 | Nockenwelle |
JP4134086A JPH05141503A (ja) | 1991-04-16 | 1992-04-10 | カム軸 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914112365 DE4112365A1 (de) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | Nockenwelle |
Publications (2)
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ID=6429683
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914112365 Granted DE4112365A1 (de) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | Nockenwelle |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH05141503A (de) |
DE (1) | DE4112365A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS61282663A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-12 | Nissan Motor Co Ltd | 中空カムシヤフト |
DE3720597C1 (de) * | 1987-05-12 | 1988-08-11 | Schneider Gesenkschmiede | Hohlwelle |
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Family Cites Families (1)
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1991
- 1991-04-16 DE DE19914112365 patent/DE4112365A1/de active Granted
-
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- 1992-03-12 EP EP92104252A patent/EP0509239A1/de not_active Withdrawn
- 1992-04-10 JP JP4134086A patent/JPH05141503A/ja active Pending
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Also Published As
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---|---|
DE4112365C2 (de) | 1993-02-18 |
EP0509239A1 (de) | 1992-10-21 |
JPH05141503A (ja) | 1993-06-08 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: BDAG BALCKE-DUERR AG, 40882 RATINGEN, DE |
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8320 | Willingness to grant licenses declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |